大学入学共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問13 (物理基礎(第3問) 問4)
問題文
音の速さを三つの異なる方法で測定した。
2番目の方法として、「ピッ」という音を一定の間隔で1分間に300回出す装置(電子式メトロノーム)を使い、次の手順で音の速さを測定した。
まず、AさんとBさんは、それぞれメトロノームを持って集まり、その場所で二つのメトロノームから出る「ピッ」という音が同時に聞こえるようにした。次に、一つのメトロノームを持ったAさんが、もう一つのメトロノームを持ってその場にとどまっているBさんから、ゆっくりと遠ざかっていった。すると、Bさんには「ピッ」という音がずれて聞こえるようになった。やがて、AさんがBさんから70m離れたときに、再びBさんには二つのメトロノームから出る「ピッ」という音が同時に聞こえた。この結果から求められる音の速さとして最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
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問題
大学入学共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)本試験 問13(物理基礎(第3問) 問4) (訂正依頼・報告はこちら)
音の速さを三つの異なる方法で測定した。
2番目の方法として、「ピッ」という音を一定の間隔で1分間に300回出す装置(電子式メトロノーム)を使い、次の手順で音の速さを測定した。
まず、AさんとBさんは、それぞれメトロノームを持って集まり、その場所で二つのメトロノームから出る「ピッ」という音が同時に聞こえるようにした。次に、一つのメトロノームを持ったAさんが、もう一つのメトロノームを持ってその場にとどまっているBさんから、ゆっくりと遠ざかっていった。すると、Bさんには「ピッ」という音がずれて聞こえるようになった。やがて、AさんがBさんから70m離れたときに、再びBさんには二つのメトロノームから出る「ピッ」という音が同時に聞こえた。この結果から求められる音の速さとして最も適当なものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
- 280m/s
- 300m/s
- 340m/s
- 350m/s
- 370m/s
- 420m/s
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この過去問の解説 (1件)
01
解答 350m/s
解説
問題文中に登場する、「ピッ」という音を一定の間隔で
1分間に300回出すメトロノームは5Hzの音源と解釈できます。
(1分:300回=60秒:300回=1秒:5回)
AさんとBさんが離れていくと、Bさん視点では手元から聞こえる音と
相手の手元から聞こえる音がだんだんずれていき、70m離れた地点で
ちょうど1周期分ずれが発生したことがわかります。Aさんの手元から
出た音が70m伝達するのにちょうど1周期分の時間がかかったことを
意味します。つまり、70mが波長に相当します。
速さV、周波数f、波長λについてV=fλより、
V = 5 Hz × 70 m = 350 m/s
よって答えは 350m/s となります。
この選択肢が正解となります。
波長について、
①波1個分の長さ(山と山の間隔など)が波長である
②1周期分の時間で波が伝達する距離は波長に相当する
の2点を押さえておきましょう。
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